CN1875184B - 用于燃料喷射泵的阀 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于燃料喷射系统的阀(2)，具有一个构造在阀壳体(4)中的阀座(8)及一个可在该阀壳体(4)中运动的阀元件(6)，该阀元件具有一个在该阀(2)闭合的情况下密封地靠置在该阀座(8)上的密封面(10)，该密封面在阀(2)打开的情况下与该阀座(8)一起限定一个被燃料流过的阀缝隙(12)。为了避免气蚀损害而提出，该阀元件(6)具有一个在流动方向上紧邻地设置在该密封面(8)后面的环绕的凹槽(18)，该阀元件(6)的一个环绕的横截面加粗部分(20)与该凹槽连接。

Description

用于燃料喷射泵的阀
技术领域
本发明涉及一种用于内燃机的燃料喷射系统的阀，它具有权利要求1前序部分中所说明的特征，确切地说它尤其是用于共轨喷射系统的喷射器。
背景技术
共轨喷射系统具有多个喷射器，这些喷射器在发动机电子控制装置的控制下由高压泵从一个称为共轨的中央的高压储存器被供给燃料并且将燃料通过一个阀喷射到内燃机的缸的燃烧室中。这样一种阀也已由本申请人的DE 199 40 296 A1公开，并且视阀位置而定当燃料应通过该阀被喷射到一个缸的燃烧室中或者燃料的输送应被中断时，用于使该喷射系统的一个喷射器的高压区域与一个低压区域相连接或与该低压区域断开。
如果燃料在阀打开的情况下以高的速度流动通过在阀座与密封面之间形成的环形通道——该环形通道的横截面在该阀座之后被强地扩宽，则在那里会在燃料中引起气蚀。如果压力局部地降低到燃料的蒸气压力之下，则在燃料中形成一些汽泡。在压力重新升高时，汽泡中的燃料凝结，其中该燃料以高的速度冲击在环形通道的相邻的边界面上。由此可在阀座紧后面导致气蚀损害的出现，通过该气蚀损害以进一步的腐蚀甚至也侵蚀阀座本身。
为了解决这个问题，DE 199 40 296 A1中提出，从阀缝隙的区域中的一个最小横截面起以一个恒定的梯度扩宽环形通道的横截面。但已经证实，这项措施并非总是足够来可靠地避免气蚀损害。
发明内容
相比之下，在使用根据本发明的具有权利要求1中所述特征的阀时可以以满意的结果避免了气蚀损害，因为燃料流在阀座之后不是被简单地仅朝轴向方向偏转。取而代之的是，该燃料流在流过凹槽时获得一个在离开阀元件的中心轴线指向的方向上的速度分量，由此该燃料流在从该凹槽出来后撞击在阀壳体的排流孔的内壁的一个位于对面的区域上。在冲撞时，燃料流的一部分沿着内壁在朝阀缝隙的方向上被引导回来，由此在紧邻该阀缝隙的后面在凹槽与内壁的位于对面的壁区域之间的扩宽的环形空间中形成一个涡流。通过该涡流一方面使附加的燃料进入到阀缝隙之后的环形空间中，因此在那里存在增多的燃料，这与阀缝隙附近的气蚀现象相反作用并且由此与阀座上的长期造成的气蚀损害反作用。另一方面，所述在朝着阀缝隙的方向上被引导回来的燃料沿着阀壳体的内壁流动，由此可恰好在这个尤其遭受气蚀危险的区域中引入附加的燃料并且可避免由于燃料压力降低造成的局部的汽泡形成。
凹槽在本发明的上下文中应理解为阀元件的圆周上的凹的环形槽，而横截面加粗部分应理解为阀元件的这样一个在流动方向上邻接的部分，该部分的直径比该环形槽的区域中的直径大。
在阀缝隙之后的扩宽的环形腔中的特别好的涡流形成在本发明的一个优选的构型中这样来实现，即在凹槽与横截面加粗部分之间设置一个侧凹的环绕的断流棱边，在两侧与这个棱边邻接的凹槽的及横截面扩宽部分的外部的圆周面区段在该断流棱边上以一个优角彼此相遇。
在横截面加粗部分侧上与该棱边邻接的外部的圆周面区段优选基本上平行于阀元件的中心轴线定向，而在凹槽侧上与该棱边邻接的圆周面区段优选逆着流动方向以一个20与80度之间、优选30与60度之间的角度朝阀元件的中心轴线倾斜，使得这两个圆周面区段以一个200与260度之间、优选190与240度之间的角度彼此相遇。
断流棱边的特别简单且成本低廉的制造，根据本发明的另一个优选构型可这样来实现，在最终加工阀元件时，该阀元件的外部的圆周面至少在位于阀座对面的密封面及凹槽的区域中被磨掉直到最终的直径，但在横截面加粗部分的区域中却不这样，使得在那里保留的材料自动地导致断流棱边的形成。在这种情况下，阀元件的横截面在流动方向上在该横截面加粗部分之后逐渐收缩，但这不是必须是这种情况。
为了提供阀元件的对于批量生产可成本低廉地制造的几何结构，所述凹的凹槽符合目的地具有一个曲率半径，该曲率半径优选至少为0.2mm并且符合目的地在该凹槽的整个宽度上保持大小相同。
为了促进涡流形成，根据本发明的另一个有利构型也可提出，排流孔的一个基本上位于该凹槽对面的内壁区段不平行于阀元件的中心轴线或排流孔的中心轴线定向，而是在这个区段中设置上一个台阶或斜面，该台阶或斜面有助于燃料流的一部分在朝阀缝隙的方向上的偏转。
附图说明
下面在实施例中借助附图详细描述本发明。附图表示：
图1根据本发明的阀的阀元件或阀栓柱的侧视图；
图2该阀在图1的局部Z的阀缝隙的区域中的放大的横截面视图；
图3相应于图2的局部放大图，但该阀元件在流动方向上在阀缝隙之后具有不同的几何结构；
图4相应于图2的局部放大图，但该阀元件及阀壳体在流动方向上在阀缝隙之后具有另一个不同的几何结构。
具体实施方式
附图中仅部分地示出的阀2是一个内燃机的共轨喷射系统的喷射器的一部分，该喷射器用于将燃料从一个称为共轨的中央的高压储存器喷射到该内燃机的缸的燃烧室中。
这样一个喷射器的完整的结构例如已在本申请人的DE 196 19523 A1中详细说明，而关于其阀的结构的其它细节可从本申请人的已述的DE 199 40 296 A1中获知，因而在此不再详细描述，并且为此目的请参考所述的公开文献。
阀2主要包括一个阀壳体4，一个旋转对称的阀栓柱6(参见图1)可轴向运动地插入到该阀壳体中。阀栓柱6具有一个锥状的在流动方向上逐渐收缩的密封面8，该密封面在阀2闭合的情况下密封地靠置在壳体4的一个互补的锥状的阀座10上。图2至图4非常清楚地示出，在阀2打开的情况下，密封面8与阀座10一起限定一个环状流动通道形式的环绕着阀栓柱6的阀缝隙12，待喷射的燃料通过该阀缝隙从阀2的高压侧14流向其低压侧16。
阀栓柱6还具有一个在流动方向上在密封面8紧后面设置在该阀栓柱的外圆周中的环绕的凹槽18，即一个在纵向截面中凹的沟或槽，在该凹槽的轴向宽度上，阀栓柱6的直径小于其在该凹槽之前或之后的直径，在该凹槽之后该阀栓柱6设置有一个与该凹槽18邻接的横截面加粗部分20。
凹槽18用于使在阀座10之后基本上在轴向方向上引出的燃料流的至少一部分这样地偏转，使得该燃料流具有一个离开阀栓柱6的中心轴线22指向的速度分量并且在该燃料流从凹槽18出来后撞击在阀壳体4的排流孔26的内壁24的一个位于对面的区域上。在图2、3及4中通过一些箭头非常清楚地示出的，该燃料流在此分成两个分流，这些分流中较大的一个在碰撞后沿着排流孔26的内壁24被引导到孔26的下游的部分中，而较小的一个逆着流动方向朝阀缝隙12被引导回来。在凹槽18与内壁24的位于对面的壁区域之间的、在流动方向上连接在阀缝隙12之后的扩宽的环形空间30中，这个分流与从阀缝隙12流出的燃料流一起形成一个涡流32，该涡流保护阀壳体4在阀座10紧后面的区域中免受由气蚀造成的腐蚀，因此阀座10即使在一个长的运行时间内也保持不被损坏。
为了形成这种起保护作用的涡流32，从凹槽18出来的燃料流的相对于阀栓柱6的中心轴线22的倾斜角不可过小，因为否则全部燃料被直接偏转到排流孔26中。因此一方面凹槽18不应构造得过平坦，而是应相对于所述邻接的横截面加粗部分具有一个一定的最小深度T(图1)，该最小深度在阀栓柱6在密封面的中间处的直径为1.35mm时应优选大于0.04mm。另一方面，凹槽18在过渡到所述横截面加粗部分的过渡部位处不应被倒圆，因为这样从凹槽18出来的燃料流相对于中心轴线22的倾斜角会变小。取而代之的是，在凹槽18与所述横截面加粗部分20之间设置一个环绕的棱边34，在该棱边上，凹槽18的及横截面加粗部分20的彼此邻接的外部的圆周面区段36、38夹有一个优角β(图1)，该优角至少应为200度，优选应在220度与240度之间。不同于过渡部位被倒圆，在这样一个棱边34上，燃料的流动被从阀栓柱6的圆周面断开，但这由于阀栓柱6的硬化的表面而不导致气蚀损害。棱边34上的流动断开导致燃料从凹槽18以这样一个相对于中心轴线22的倾斜角出来，该倾斜角基本上与在凹槽18内部的与棱边34邻接的圆周面区段36的倾斜角α相等。视该倾斜角选择得多大而定，当燃料流冲撞在排流孔26的内壁24的位于对面的区域上时，多些或少些的燃料在朝阀缝隙12的方向上被导回来。通过合适地选择这个倾斜角——它优选在20与60度之间，回流的燃料的份额则可被调节到这样一个值，使得一方面通过涡流的形成避免在阀座10紧后面的气蚀损害，但另一方面该涡流形成不对燃料在其从阀缝隙12出来之后的排流造成不利的影响。
在所有示出的实施例中，沿着内壁24回流的燃料保护直到阀缝隙12紧后面的内壁免受气蚀引起的损害，该气蚀引起的损害否则可能由于燃料从阀缝隙12排出到环形空间30时燃料中的压力降低造成。
图2示出了一个阀栓柱6，在该阀栓柱上，在凹槽18内部的与棱边34邻接的圆周面区段36以一个相对于阀栓柱6的中心轴线22倾斜约60度的倾斜角α定向，燃料因此相当陡地撞击在排流孔26的内壁24上并且从而相对多的燃料在朝阀缝隙12的方向上被导回来，而图3及图4示出了两个阀栓柱6，在这些阀栓柱中，这个倾斜角α约为35度或约为20度，并且因此相应地较少的燃料在形成一个涡流34的情况下在朝阀缝隙12的方向上被引导回来。
因为倾斜角α在图4中已经处于界限范围中——在该界限范围中仍可形成一个涡流34，所以在这里排流孔26的位于对面的内壁24设置有一个小的台阶40。这个台阶40由于其相对于阀栓柱6及排流孔26的中心轴线22倾斜的表面而有助于燃料流的一部分在朝阀缝隙12的方向上的导回。
凹槽18的凹的边界在所有实施例中都是圆形的，其中曲率半径不应低于0.2mm，以便可实现成本低廉地批量生产阀栓柱6。在凹槽18的朝着阀缝隙12的侧上，该凹槽优选与密封面8平滑地过渡(Uebergangslos)，如在所有实施例中所示的。
在凹槽18的另一侧上的锐的断流棱边34在批量生产阀栓柱6时可成本低廉地这样制造，即阀栓柱6在其最终加工时在横截面加粗部分20两侧被磨掉达到其最终的直径，但在横截面加粗部分20的区域中不这样，由此在那里保留在阀栓柱6的最终磨削加工前存在的直径，这在过渡到凹槽18的过渡部位处自动地导致断流棱边34的形成。

Claims (6)

1.用于燃料喷射系统的阀，具有一个构造在阀壳体中的阀座及一个可在该阀壳体中运动的阀元件，该阀元件具有一个在该阀闭合时密封地靠置在该阀座上的密封面，该密封面在阀打开时与该阀座一起限定一个被燃料流过的阀缝隙，其中，该阀元件(6)具有一个在流动方向上紧邻地设置在该密封面(8)后面的环绕的凹槽(18)，该阀元件(6)的一个环绕的横截面加粗部分(20)与该凹槽相连，其中，该凹槽(18)及该密封面(8)平滑地彼此过渡，并且在该凹槽(18)与该横截面加粗部分(20)之间设置一个环绕的棱边(34)，该凹槽(18)的及该横截面加粗部分(20)的彼此邻接的外部的圆周面区段(36，38)在该棱边上以一个角(β)相遇，其中，所述在凹槽(18)侧与该棱边(34)邻接的圆周面区段(36)以一个20与60度之间的角相对于该阀元件(6)的中心轴线(22)倾斜。
2.根据权利要求1的阀，其特征在于：所述在横截面加粗部分(20)侧与该棱边(34)邻接的外部的圆周面区段(38)基本上平行于该阀元件(6)的中心轴线(22)地定向。
3.根据权利要求1的阀，其特征在于：该凹槽(18)的曲率半径大于0.2mm。
4.根据权利要求1的阀，其特征在于：该阀元件(6)的横截面在流动方向上在横截面加粗部分(20)之后逐渐收缩。
5.根据权利要求1的阀，其特征在于：该阀元件(6)的一个外部的圆周面至少在该密封面(8)及该凹槽(18)的区域中、但不在该横截面加粗部分(20)的区域中被磨掉。
6.燃料喷射泵，其特征在于：该燃料喷射泵具有一个根据上述权利要求中任一项的阀。
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